热泵、太阳能、地板辐射在住宅中的应用

热泵、太阳能、地板辐射在住宅中的应用
               
杭州地源空调研究所有限公司   徐芹 沈华良 王其坤

摘  要：本文主要介绍了空气源热泵、太阳能与新型地板辐射相结合的系统在杭州某小区住宅中的应用，体现了该系统高效、节能、环保的特点。
关键词：空气源热泵  太阳能  地板辐射采暖

Application of Heat pump, solar energy, radiant floor heating system in residence
Abstract: This paper mainly introduces the integrated use of heat pump, solar energy, the new radiant floor system for a residential application, reflecting the characteristics of energy efficiency, , environmental protection of the system.
Keywords: Air source heat pump, solar energy, floor radiant heating

0．引言

   住宅的空调、供热系统采用空气源热泵、太阳能及新型地板采暖系统，利用新材料，新技术，相比传统的做法更节能、更高效。

 
1．工程概述

    该小区住宅位于杭州市区，小区建筑11层，需要施工的住宅在10层，建筑面积约110m2。设计冷负荷13kW，设计热负荷10kW，生活热水200L/d，系统需要满足供冷、供热、一年四季热水需求。

2．设计依据

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）；
《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003)；
《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB 50364-2005)；
 地面辐射供暖技术规程（JGJ 142-2004）；
 实地勘察、业主方提供的相关图纸资料等。

3．设计参数

4．系统整体设计

4.1 系统设计方案
4.1.1． 空调及新型地板采暖系统
    夏季，风冷热泵型冷热水机组作为制冷冷源，降低室内温度；冬季，风冷热泵型冷热水机组为地板采暖系统提供热源，提升室内温度。新型采暖地板系统设计供回水温度为40℃～30℃ ，控制在10℃温差以内，满足规范要求[1]。
4.1.2 生活热水系统
    因太阳能集热器安装在阳台护栏外侧，位置较低，采用主动式太阳能供热热水系统。根据太阳能优先的原则，若光照不够，则空气源热泵热水机组开启补足热量；若室外温度低于-3℃，热泵机组工作效率相应降低，可开启空气源热泵热水机组内置电加热器，以保证热水供应。
4.2 主要设备选型
    空调冷热源：风冷热泵型冷热水机组一台，内置水泵，机组额定制冷量13 kW，额定制热量14.5 kW，输入功率4.2~4.5 kW。
末端：采用风机盘管安装，侧送风形式，共六台。
生活热水热源：太阳能集热系统（带控制器、水泵）、整体式空气源热泵热水机组
太阳能集热系统：平板型集热器外形尺寸为2500（L）x800（H），约2m2，带太阳能控制箱一个。集热器的设计选型与安装参照相关规范[2],计算过程这里省略。
生活热水罐：采用整体式空气源热泵热水机组，制热能力2.6 kW，水箱容积200L，额定功率：810w，带辅助电加热，电加热器功率1.5 kW。板采暖：客厅、餐厅、主、次卧、书房采用新型采暖地板；两个卫生间采用传统地板辐射采暖布管的做法。

5．系统安装

5.1 空调、太阳能热水系统的安装
    如下图所示。安装过程这里就不赘述。安装位置在室外阳台。阳台内部将全部用玻璃封包，下部留有检修口。

 
            图1 空气源热泵、太阳能热水系统的安装

5.2新型地板采暖系统的安装
5.2.1 新型采暖地板简介
    新型采暖地板（专利号：ZL200720187091.X）有别于目前市场上普遍采用的地下热水盘管+地板的采暖方式，而是将传热介质直接与地板合为一体，是真正意义上的“采暖地板”。

 
        图2    地板采暖系统示意图

特点：
1、升温快；
2、地板下方隔热，单向热辐射，热损失小；
3、即开即用，使用方便；
4、每区域（小到每个房间）可单独控制和计量，方便采用集中供暖系统时计量计费；
5、由下而上的供热方式，节能舒适；
6、系统与地板合为一体，省去地板费用，且装卸便捷，容易维修。该新型采暖地板为高分子聚合物，适宜低温热媒，内部中空，作为热水流通渠道，板厚约10mm，每块地板宽度为125mm,根据丈量的房间内部尺寸，确定每个房间所需地板块的数量和大小。
5.2.1 新型采暖地板的安装
1．保温层的铺设
    地面先找平，在确认地面符合铺装要求后，铺装保温层。在焊件连接处需要预留槽以便安装。预留槽的位置根据焊件的位置而定。地板四周留有适当的伸缩缝一般在10～15mm左右。
2．连接管的铺设
    铺设地板前将地板与控制箱的长连接管铺设于施工图所示位置。连接管须合理排布，镶嵌于保温层开出的沟槽内，一般保温层沟槽深度在16～20mm间，宽度在15～16mm，略小于连接管直径为宜，以便连接管稳定的卡入且保温良好。管的弯曲半径不小于200mm，保证弯曲后不会阻碍循环畅通。 

 图3  连接管的铺装

   3．连接件的安装：
    连接件安装需要合适的力度，以不漏为原则。连接完成就位前，需要在连接件空隙处填充保温层，以便保温与支撑。

图4 连接件的安装

                                     
4．地板采暖集中控制柜如下图所示。内置水泵、水箱、分集水器、板换、阀门等。

 图5 地板采暖集中控制柜的安装                     图6  采暖地板、保温层的安装效果图

6．结语

1. 风冷热泵型冷热水机组、空气源热泵热水机组+太阳能供热水系统，能效比约3~3.5，相对于传统电加热热水器，节能率在30%以上。
2．新型采暖地板的优势：
    传统地板供热系统与新型采暖地板的相比,后者要节能得多。这是由于新型采暖地板系统供水温度一般仅为30℃～40℃，而民用建筑传统地板采暖的供水温度宜采用35~50℃[3 ]进行设计。从辐射供暖来看,同等舒适度的条件下, 新型采暖地板比传统地板供热达到制热要求更快，达到相同的舒适度对供水温度的要求更低。传统地板供暖,由于铺装工艺要求水泥厚度在100mm左右,再加地板的厚度,它的蓄热量很大,一般至少需要8小时以上才能达到室内设计温度,因此传统地板供暖适合于连续运行的系统,而不适合用于间歇运行的场合及上班族的各分户采暖系统。新型采暖地板,总厚度为40mm(30mm保温板、10mm板材)，与普通地板的铺装厚度无大差别,没有减小楼层层高,单位面积的重量只是传统地板供暖方式的1/5,对高层建筑结构也没有影响,使用面积和地板供暖方式相同，2-3小时即能达到设计温度要求，适合于上班族的各分户采暖系统。
    总之，该系统工程集空调、采暖、生活热水于一体，目前运行状况良好。该系统适用于住宅、别墅等场所。对可再生能源的利用，新材料、新技术的应用，对于缓解能源紧张、提高能源利用率都有积极的推动作用。

注：本文为《地源热泵》杂志专稿内容，转载请注明“中国地源热泵网”。